Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 162
Текст из файла (страница 162)
Внешний внд синтетического крясталла кварца представлен на рис 23.2 По условиям симметрии (3:2) кристалл й-кварца ч имеет трн независимых пьезомодуля: А~= — — г(ы=2,15 1О '-' Кл/Н и с(а —-- =0,85 10 '-' Кл/Н 0 ЯЮ 2()й Зй() 455 Юб 'Г Рис. 23.3. Зависимость пьечомодулей А~ и г(м ))-кварца ог температуры (аднабатические значения) а Из двух кристалл ографическнх модификаций кварца, а и 5, в технике применяется (Рмодифнкация.
[равд. 23[ Пьеэоэлекгрики 9.10 — з 1,0! !О" Температурный коэффициент линейного расширения, К Модуль упругости, Па . !48.10 ' 0,77. 10" Первые два соответствуют деформации растяжения — сжатия вдоль осей х и у соответственно; третий (е(ее) характеризует пьезоэффект при дебюрмации сдвига в плоскостях Зз и Зь а также при скручивающих усилиях. Зависимость пьезомодулей е(и и Ае от температуры представлена на рис. 23.3. Основные физические свойства кварца Плотность...... 2,65 Мг/м Твердость (шкала Мооса) 7 Удельная теплоемкость 732 Дж/кг.
К Показатели преломления л,=1,5442 (линия 7! натрия, Л= =0,5893 мкм) ле= ! 5533 Тангенс угла диэлектрических потерь . . . . . ( 2.!О ' физические свойства нварца в различных Параметр Диэлектрическая проницаемость . Удельное сопротивление, Ом см . Коэффициент теплопроводности, Вт(м К) Упругие постоянные кварца имеют следующие значения: хи=1,298.10 —" Па ззз=0990.10 ' Па, лез=2005.10 о Па зм= — О,!66.!О " Па ', з~з= — О,!52Х Х10 " Па ', зм= — 0431 10 " Па Пьезоэлектрические свойства кварца широко используются в технике для стабилизации и фильтрации радиочасгот, генерирования ультразвуковых колебаний и для измерения механических величин (пьезомегрия).
Пьезоэлектрические резонаторы вырезают из кристалла кварца параллельно или перпендикулярно кристазлографическим осям, а также под некоторыми определенными углами к ним (рис. 23.4) . Для получения необходимых электрических характеристик и малого температурного коэффициента частоты требуется высокая точность ориентировки относительно кристаллографических осей. Основные сведения относительно наиболее употребительных срезов кварцевых резонаторов приведены в табл. 23.1. распиливают кристаллы кварца алмазным инструментом.
Обрабатывают резонаторы с целью придания нм правильной геометрической формы и заданных линейных размеров на шлифовальных станках порошкообразнымн абразивами (карборунд, электрокорунд). Определяют направления разделки кристалла и контролируют точность ориентировки в про- цессе резания по отражению рентгеновских лучей от атомных плоскостей кристалла (реатгенгониометрия) или по фигурам астеризма от травленой поверхности кварца.
Кварцевый резонатор в эвакуированном стеклянном баллоне представлен на рис. 23.5. Турмални. Турмалин кристаллизуется в дитриюнально-пирамидальном классе тригональной сингонии. Кристаллы призматические с продольной штриховкой, удлиненные, часто игольчатой формы, рис. 23.6. По химическому составу турмалин представляет собой сложный алюмоборосиликат с примесями магния, железа или щелочных металлов (Нз, 15 К).
Цвет от черного до зеленого, также красный до розового, реже бесцветный. При тре- крнсталлографическнх направлениях Значение параллельно перпендикулярно оси оси 4,6 4,5 1 ° 1О" 2 10м 12,3 6,8 нии электризуется, обладаег сильным пироэлектрическим эффектом. Плотность 2,9...
...3,2 М /м'. Турмалин широко распространен в природе, олнако в большинстве случаев кристаллы изобилуют трещинами. Беэдефектные кристазлы, годные для пьезоэлектрических резонатором, встречаются редко. По условиям симметрии (Зт) турмалин имеет четыре независимых пьезомодуля: Аз= = — З,б 10 'з Кл/Н, е(зз= — 0,3.! 0 " Кл/Н, Дз,= — О,З 10 'з Кл/Н, е!зз= — 1,9Х Х10 " К /Н. Диэлектрическая проницаемость незажатого кристалла з направлении, параллельном оси з, з~ =-8,2; перпендикулярно х, ее=7,5. Упругие постоянные турмалина: хи=3,85 !О " Па зм= — 048 10 " Пз з~з= — 0,71.10 " Па ззз = 6,36. 10 'е Па хи=15,4.10 'з Па ам=045 !О " Па Система упругих постоянных турмалина та же, что у кварца, но все температурные коэффициенты отрицательны. Поэтому невозможны срезы с нулевым нли достаточно малым температурным коэффициентом частоты (ТКЧ).
(равд. 23) 77ьезозлевтрики -б)7 -«О -20 0 Яб «О С Рис. 23.8. Зависимость пьезомодулей г(ы, озз и ом сегнеговой соли ст температуры Основным преимуществом турмалина является большее значение частотного коэффициента по сравнению с кварцем. Благодаря этому, а также из-за большей механической прочности турмалииа возможно изготовление резонаторов на более высокие частоты. Б настоящее время турмалин почти не используется лля изготовления пьезоэлектрических резонаторов и имеет ограниченное примеиевие для измерения гидростатического давления. Сегиетова соль. Основные сведения о сегнетовой соли бьши даны в равд. 22. Сегнетова соль кристаллизуется в ромботетраэдрическом классе ромбической сингонии.
Принадлежнить к энаитиоморфному классу определяет теоретическую возможность существования правых и левых кристаллси сегнетовой соли. Однако получаемые из отходов виноделия кристаллы сегнетовой соли бывают только правыми (рис. 23.7). По условиям симметрии (2:2) сегнетова соль имеет три незавиеимых пьезомодуля: Пи=790.10 " Кл/Н, г(зз= — 53-10 " Кл/Н и дзз=)1лд!0 м Кл/Н. Аномально большое значение пьезомо- Рис. 23.9. Кристалл дигидрофосфата аммония дуля дм объясняется сегнегоэлектрическими свойствами сегиетовой соли.
Оно сохраняется в интервале температур — 18...+24 С (точки Кюри). Зависимость пьезомодулей Пы, Им и чзз от температуры представлена на рис. 23.8. Распиливают кристаллы сегиетавой соли с помощью нитей, увлажняемых водой, шлифуют на холсте, охлаждаемом насыщенным водным раствором соли. Для предохранения от воздействия влаги пьезоэлементы из сегиетовой соли покрывают тонкими пленками лака.
Пьезоэлементы из сегиеговой соли широко использовались в аппаратуре, работающей в сравнительно узком температурном интервале, в частности, в звукосннмателях. Одкако в настоящее время они почти пслностьк~ вытеснены керамическими пьезоэлементами. Днгидрофосфат аммония. Лигидрофосфат аммония кристаллизуется в тетрагональиой сингонии. Кристаллы представляют собой комбинацию тетрагоиальной дипирамиды и призмы (рис. 23.9). Химический состав: ИНзНзРОь Плотность 1,804 Мг/м'.
Кристаллы дигидрофосфата аммония не содержат кристаллизационной воды и не обезвоживаются. При 93 % относительной влажности воздуха кристаллы начинают поглощать влагу з растворяться. /(игидрофосфат аммония плавится при темвературе 190'С. однако выше !00'С с поверхности кристалла начинает улетучиваться аммиак. Зта ограничивает верхний предел рабочих температур.
По условиям симметрии (4т) дигидрафосфат амиония имеет два независимых пьезо- -/ЯО -Ю -«О !) «Р 80 'С Рис. 23.!О. Зависимость пьезомодуля йм днгидрофосфата аммония от температуры 585 $23.2) Пьезоэлектрики-лонокристпллы 6 2 д Рис. 23.1!. Кристалл виннокислого калия: а — идеальнак форма; б -- срезы с нулевым температурным кпэффицнентом частоты модуля: г!и=49.10 " Кл/Н и г!ы= 1,7Х Х 10 '-' Кл/Н.
Температурная зависимость пьезомодуля дзз приведена на рис. 23.10. Получение и обработка кристаллов ди- Таблица 23.!. Типовые срезы кварцевых резонаторов Углы ернентацнн Частотный коэффициент, кГц.мм Нэнмеповэнае среза Лиапэзоэ чэсэот, МГц Область применения 2870 0' 1954 Генераторы ультразвуковых частот 0' 3...12 2580 — 35'15'** — 38'36' +52' — 51'07' ~34 ~38' 0,25 .3"*ь 0,1...0,4 0,07...0,5 О,! ...0,5 0,05...0,2 0,004.. 0,05 Фильтры и генераторы 0' +5' — 18ч3!У 90' 0,05...0,15 0,05...0,5 Фильтры * В зависимости от технических требований угол 8 равен 48...50 '.
"* В указанном диапазоне частот 0=34'30'...35"30'. ""е При использовании гармоник срез — 35 употребляется на частоте )40 МГц. **ее Частотный коэффициент зависит от отношения ширины пластины к ее двине. Срез Кюри ( ) -срез) !!-срез !у-срез) ~ 49' Срез ВТ вЂ” 35 Срез АТ СТ ПТ УТ МТ //Т 0' +5' — 18'ЗО' гидрофссфата аммония аналогичны сегиетовой соли. Наиболее упстребительнымн являются срезы, нормальные к оси г.
Нормальный з-срез используется для всзбуэкдення сдвиговых ко- 1700 3080 2060 3292 2700 283ьььт 2720 2815 2554 Пьезоэлектрппи [равд. 23] Таблица ~3.2. Основные посгоннные внинокнслого калия Температурные коэффициенты линейного расширения Х!Оз, К Упругие постояииыеХ10", Пз Пьезоэзектрические модули Х10'э, Кл/Н Диэлектрическая проницаемость оы = — 8,3 гцз=2,1 ои = — 0,73 оы=2,8 а = — 3,4 г(зз = — 7,4 г(м = 9,7 ом = — 22 еп =6,44 ем=5,80 ать=6,49 он=+12,0 аээ =+44,8 паз=+32,0 шз= — 12,0 +22,4 — 0,8 — 16,4 — 6,4 + 33,7 — 10,5 — 5,7 + 38,6 +9,0 +1!9 +5,7 + 81,5 +104,1 зп = вы= юз= з!з= ззз = зэз= ззз= ззз = ззз = эм зчз = ззэ = ззз = лебаний вдоль грани и крутильиых колебаний.
Сорокапятиградусиый з-срез применяется в качестве элемента излучателей в гидроакустической аппаратуре, а также в микрофонах, граммофонных звукоснимателях и других устройствах для преобразования механической энергии в электрическую. В настоящее время вследствие широкого развития пьезоэлектрической керамики применение дигидрофосфата аммония ограничено. Внннпкнслый калий. Внннокислый калий (условное обозначение КВ) кристаллизуется в моноклинной сингонии (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
